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Institut für Straßen- und Verkehrswesen

Forschung

An welchen Projekten arbeiten wir gerade? Hier finden Sie ausgewählte Forschungsprojekte, die wir am Institut für Straßen- und Verkehrswesen gerade bearbeiten. Eine Übersicht über alle laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekte finden Sie auf den Forschungsseiten des jeweiligen Lehrstuhls.

Aktuell befassen wir uns am Institut für Straßen- und Verkehrswesen mit den folgenden Forschungsprojekten:

CoEXist - Working towards a shared road network (Horizon 2020)

Mehrskalen-Mehrphasensimulation der funktionalen Eigenschaften von Straßenoberflächen

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Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Wolfram Ressel

Bearbeiter: Dipl.-Math. Irmgard Rucker, Dipl.-Ing. Rebekka Kienle

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

DFG-Forschergruppe: Prof. Dr.-Ing. Michael Kaliske (ISD, TU Dresden), Prof. Dr.-Ing. Markus Oeser (ISAC, RWTH Aachen), Prof. Dr.-Ing. Wolfram Ressel (ISV, Universität Stuttgart), Prof. Dr.-Ing. Frohmut Wellner und Dr.-Ing. Sabine Werkmeister (ISS, TU Dresden), Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein (ika, RWTH Aachen)

Sprecher der DFG-Forschergruppe: Prof. Dr.-Ing. Michael Kaliske (ISD, TU Dresden)

Mehr Informationen finden sich unter der Projektbeschreibung DFG-Forschergruppe FOR 2089.

 

Das Teilprojekt „Mehrskalen-Mehrphasensimulation der funktionalen Eigenschaften von Straßenoberflächen“ wird im Rahmen der DFG-Forschergruppe „Dauerhafte Straßenbefestigungen für zukünftige Verkehrsbelastungen, Gekoppeltes System Straße – Reifen – Fahrzeug“ (FOR 2089) bearbeitet.

Den Kern des Teilprojektes bildet die Betrachtung der funktionalen Eigenschaften von Straßenoberflächen und deren modellmäßige Beschreibung. Die Erhöhung der Verkehrssicherheit ist dabei eine wesentliche Motivation.

Ziel ist die Entwicklung eines kombinierten 3D-Entwässerungsmodell. Hierbei soll sowohl der Oberflächenabfluss als auch die Infiltration in den Fahrbahnaufbau abgebildet werden. Neben der Entwässerung wird außerdem die funktionale Eigenschaft Griffigkeit näher untersucht. Hauptziel ist es hierbei, die Griffigkeit auf Grundlage von gemessenen oder virtuell erzeugten Fahrbahntexturen mit unterschiedlichen Modellen anhand von Textur- und Reifenparametern modellieren bzw. prognostizieren zu können.

Die Forschergruppe zielt darauf ab, die physikalischen Zusammenhänge und Wechselwirkungen des Gesamtsystems Straße-Reifen-Fahrzeug besser zu verstehen, um aufbauend darauf Straßenbefestigungen und Straßenbaumaterialien insbesondere hinsichtlich deren Dauerhaftigkeit verbessern zu können.

Einflussgrößen auf die Qualität von makroskopischen Nachfragemodellen im Personenverkehr

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Auftraggeber / Zuwendungsgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Projektpartner:

Laufzeit:

10/2015 – 09/2019

Ansprechpartner:

„Alle Modelle sind falsch. Die wesentliche Frage ist, wie falsch Modelle sein müssen, um nicht mehr nützlich zu sein.“
Diese Übersetzung einer Aussage von George E. P. Box beschreibt kurz und prägnant die übergeordnete Fragestellung des beantragten Forschungsprojektes:
Welche Qualität müssen Verkehrsnachfragemodelle haben, damit man sie für die Zwecke der Verkehrsplanung und Verkehrstechnik nutzbringend einsetzen kann?
Aus dieser übergeordneten Fragestellung ergeben sich die folgenden vier Forschungsfragen und das wissenschaftliche Programm des Projektes. Ziel des Forschungsprojektes ist es, diese Fragen für makroskopische Verkehrsnachfragemodelle des Personenverkehrs zu beantworten.

Wie kann man die Qualität eines Verkehrsnachfragemodells bestimmen?
Für die Messung der Qualität kommen unterschiedliche Kenngrößen (z.B. Verkehrsstärken und Reisezeitverteilungen), statistische Fehlermaße und Plausibilisierungstests zum Einsatz. Im Forschungsprojekt werden aus der Literatur und aus Modelldokumentationen mögliche Qualitätsmaße und Qualitätstests zusammengestellt, die dann mit vorhandenen Daten und Modellen getestet werden, so dass Aussagen zur Eignung als Qualitätsmaß möglich sind.

Mit welcher Methode lassen sich die Qualität von Verkehrsnachfragemodellen und
die Bedeutung einzelner Einflussgrößen für die Qualität ermitteln?
Um die Bedeutung der Einflussgrößen für die Qualität zu ermitteln, soll eine Methode entwickelt werden, die Mobilitätsdaten der Grundgesamtheit, d.h. Mobilitätsmuster von Einzelpersonen, als Referenzdaten verwendet. Diese Methode soll für mehrere kleine, virtuelle Beispielnetze und ein reales Untersuchungsgebiet angewendet werden. Als Referenzdaten werden entsprechend virtuelle Netz- und Mobilitätsdaten erzeugt bzw. vorhandene reale Daten aufbereitet.

Welche Größen beeinflussen die Qualität eines Verkehrsnachfragemodells?
Die Qualität eines Verkehrsnachfragemodells wird von folgenden Größen beeinflusst:
1. Genauigkeit der Strukturdaten
2. Genauigkeit der Verkehrsangebotsdaten
3. Genauigkeit der erfassten Verhaltensdaten
4. Räumliche Segmentierung
5. Segmentierung des Verkehrsangebots
6. Segmentierung der Nachfrage
7. Zeitliche Segmentierung
8. Modellannahmen zur Nachbildung der Entscheidungsprozesse der Verkehrsteilnehmer
9. Numerische Genauigkeit des Modells

Im Forschungsprojekt soll der Einfluss der Genauigkeit der Strukturdaten und der
Verhaltensdaten, der Segmentierung des Raumes und der Verkehrsnachfrage sowie der Modellannahmen zur Nachbildung der Entscheidungsprozesse der Verkehrsteilnehmer untersucht werden.
Um die Komplexität der Untersuchung zu begrenzen, wird angenommen dass die Daten des Verkehrsangebots korrekt sind, d.h. dass insbesondere die Reisezeiten zwischen den Aktivitätenorten (Verkehrszellen) der Realität entsprechen und bekannt sind. Damit wird der sehr spezielle und umfassende Aspekt der Fahrzeitmodellierung (Zusammenhang zwischen Verkehrsstärke und Fahrzeit im Kfz-Verkehr, Verspätungen im öffentlichen Verkehr) und der fahrzeitabhängigen Routenwahl ausgeklammert. Bedingt durch die Annahme bekannter Reisezeiten und Fahrtrouten, wird auch auf eine Untersuchung der Segmentierung des Verkehrsangebots und der zeitlichen Segmentierung verzichtet. Fragen der numerischen Genauigkeit eines Nachfragemodells betreffen in erster Linie die Konvergenz bei der Umlegung und bei der Rückkopplung zwischen Umlegung und Ziel- bzw. Verkehrsmittelwahl. Diese Konvergenzprobleme resultieren ebenfalls aus den verkehrsstärkeabhängigen Fahrzeiten und werden deshalb ausgeklammert.

Welche Empfehlungen ergeben sich aus den Erkenntnissen für die Erstellung und die Anwendung von Verkehrsnachfragemodellen?
Die Ergebnisse sollen so aufbereitet werden, dass in Abhängigkeit der geplanten Modellanwendung (z.B. Beurteilung einer geplanten Verkehrsinfrastrukturmaßname, Bemessung einer verkehrstechnischen Anlage) Mindestanforderungen an die Modellbildung, die Modelldatenversorgung, die Modellkalibrierung und Modellvalidierung formuliert werden.

Wirtschaftlichkeitsuntersuchung an Bauweisen mit Betondecke der Belastungsklasse Bk 100

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Die Wirtschaftlichkeit von Verkehrsbauwerken im Allgemeinen und Straßen im Speziellen ist ein Thema, das Wissenschaft und Praxis schon seit Langem beschäftigt. Der Aspekt der Wirtschaftlichkeit bezieht sich dabei auf volkswirtschaftliche Kosten und Nutzen von Straßen. Die Investitions- und Erhaltungskosten sind dabei zentraler Teil der Wirtschaftlichkeitsbewertung. Insbesondere die Erstellung technisch sinnvoller und wirtschaftlich effizienter Erhaltungsprogramme für bestehende Straßen ist hierbei ein sehr wichtiger Aspekt.

In diesem Projekt ist geplant, für die Asphaltbauweise etablierte Methoden der Nutzungsdauerprognose (z.B. bezüglich Ermüdung des gebundenen Aufbaus) und der Schadensverlaufsprognose (z.B. Spurrinnenbildung) anzuwenden, sowie diese hinsichtlich einer nicht-deterministischen Nutzungsdauerprognose (Unsicherheit des Ausfallzeitpunkts aufgrund der Streuungen in Materialparametern) weiterzuentwickeln.

Für die Betonbauweise sind hingegen teilweise gänzlich neue Verfahren und Methoden zu entwickeln. Bei einer betonschädigenden AlkaliKieselsäure-Reaktion (AKR) ist bisher eine systematische Erhaltungsplanung nicht möglich, da sich der Schadensverlauf nur sehr schwer prognostizieren lässt.

Speziell für Fahrbahndeckenbetone soll deshalb in diesem Forschungsprojekt eine Methodik zur Prognose der Restnutzungsdauer bei einer auftretenden AKR entwickelt werden. Ein entsprechendes Verfahren existiert bisher nicht. Hierzu sind materialseitige Untersuchungen (zerstörend/zerstörungsfrei) an AKR-geschädigten Fahrbahndeckenbetonen durchzuführen.

Aus den so gewonnenen Erkenntnissen zum AKR-Schadensverlauf und den Auswirkungen auf dimensionierungsrelevante Parameter, soll eine Methodik zur Prognose der (Rest-)Nutzungsdauer entwickelt werden, um so auch technisch und wirtschaftlich sinnvolle Eingriffszeitpunkte bzw. Erhaltungsmaßnahmen bei AKR-Schädigungen abschätzen zu können.

Hinweis

Eine Übersicht über alle laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekte finden Sie auf den Forschungsseiten des jeweiligen Lehrstuhls.

Ihre Ansprechpartner

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Prof. Dr.-Ing.

Wolfram Ressel

Institutsleiter und Inhaber des Lehrstuhls für Straßenplanung und Straßenbau

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Prof. Dr.-Ing.

Markus Friedrich

Inhaber des Lehrstuhls für
Verkehrsplanung und Verkehrsleittechnik